模具表面处理技术概述课件.ppt

项目6 模具表面处理技术项目6 模具表面处理技术表6-1 模具表面处理技术的作用及应用处理工艺 作用 应用渗碳 提高硬度(52 56HRC)、耐磨性、耐疲劳性 挤压模、穿孔工具等渗氮提 高 硬 度、耐 磨 性、抗 粘 附 性、热 硬 性、耐 疲 劳 性、抗蚀性(但周期长，表面有白色脆化层)挤压模、冷挤模等离子渗碳可 消 除 表 面 白 色 的 脆 化 层，耐 磨 性、耐 疲 劳 性 和 变 形 均优于氮化挤压模、挤压工具等碳氮共渗相 比 渗 碳 和 渗 氮，具 有 更 高 的 硬 度、耐 磨 性、耐 疲 劳 性、热硬性、热强性，生产周期短成 型 模、冷 挤 模、热 挤 模 和 模架等氮碳共渗 提高硬度、耐磨性、抗粘附性、抗蚀性、耐热疲劳性冷 挤 模、拉 深 模、挤 压 模 穿 孔针渗硼具 有 极 好 的 表 面 硬 度、耐 磨 性、抗 粘 附 性、抗 氧 化 性、热硬性、良好的抗蚀性挤压模、拉深模碳氮硼三元共渗 提高硬度、强度、耐磨性、耐疲劳性、抗蚀性 挤压模、冲头针尖盐浴覆层(TD 处理)提 高 硬 度、耐 磨 性、耐 热 疲 劳 性、抗 蚀 性、抗 粘 附 性、抗氧化性挤压模渗铬 提高硬度、耐磨性、抗蚀性、抗粘附性、抗氧化性 挤压模、拉深模镀硬铬 降低表面粗糙度，提高表面硬度、耐疲劳性、抗蚀性 挤压模、拉深模等钴基合金堆焊 提高硬度、耐磨性、热硬性 挤压模冲头、芯杆针尖电火花表面强化 提高硬度、强度、耐磨性、耐疲劳性、抗蚀性 冷、热挤压模等喷丸处理 提高硬度、强度、耐磨性、耐疲劳性、抗蚀性 热挤压模、冲头针尖Page 2任务6.1 表面化学热处理技术表面化学热处理的作用主要有以下两个方面。(1)强化工件表面(2)保护工件表面Page 3任务6.1 表面化学热处理技术一、渗碳(一)气体渗碳气体渗碳是将工件置于密闭的渗碳炉中加热到900 950(常用930)，通入渗碳气体(如煤气、石油液化气和丙烷等)或易分解的有机液体(如煤油、甲苯和甲醇等)，在高温下通过反应分解出活性碳原子，活性碳原子渗入工件表面的高温奥氏体中，并通过扩散形成一定厚度的渗碳层。Page 4任务6.1 表面化学热处理技术一、渗碳(二)固体渗碳图6-1 滴注式气体渗碳炉工作示意图6-2 固体渗碳装箱示意Page 5任务6.1 表面化学热处理技术二、渗氮(氮化)渗氮也称为氮化，是指在一定温度下使活性氮原子渗入工件表面的表面化学热处理工艺。Page 6任务6.1 表面化学热处理技术二、渗氮(氮化)气体渗氮离子渗氮真空渗氮氮碳共渗电解催渗渗氮常用的渗氮方法Page 7任务6.1 表面化学热处理技术二、渗氮(氮化)(一)气体渗氮(1)经过渗氮后钢表面形成一层极硬的合金氮化物，渗氮层的硬度一般可达到6872HRC，不需要再经过淬火便具有很高的表面硬度和耐磨层，而且还可以保持到600650而不明显下降。(2)渗氮后钢的疲劳极限可提高15%35%。这是由于渗氮层的体积增大，使工件表面产生了残余压应力。(3)渗氮后的钢具有很高的抗腐蚀能力。(4)渗氮处理后，工件的变形很小，适合精密模具的表面强化。Page 8任务6.1 表面化学热处理技术二、渗氮(氮化)(一)气体渗氮表6-2 部分模具钢的气体渗氮工艺规范牌号处理方法渗氮工艺规范渗氮层深度/mm表面硬度阶段 渗氮温度/时间/h氨分解率/%30CrMnSiA一段 5005 2530 2030 0.20.3 58HRCCr12MoV 二段4805301825142736600.2720860HV40Cr一段 490 24 1535 0.20.3 600HV二段4801050010201520203050600.30.5 600HV4Cr5MoV1Si一段 530550 12 3060 0.150.2760800HVPage 9任务6.1 表面化学热处理技术二、渗氮(氮化)(二)离子渗氮离子渗氮有如下特点：(1)渗氮速度快，生产周期短。(2)渗氮层质量高。(3)工件的变形小。(4)对材料的适应性强。Page 10任务6.1 表面化学热处理技术二、渗氮(氮化)(二)离子渗氮表6-3 部分模具钢的离子渗氮工艺与使用效果模具名称 模具材料 离子渗氮工艺 使用效果冲头 W18Cr4V 500，6h 提高24倍铝压铸模 3Cr2W8V 500，6h 提高13倍热锻模 5CrMnMo 480，6h 提高3倍冷挤压模 W6Mo5Cr4V2 500，2h 提高1.5倍压延模 Cr12MoV 500，2h 提高5倍Page 11任务6.1 表面化学热处理技术三、渗硫气体渗硫熔盐渗硫渗硫方法可按介质的物理状态Page 12任务6.1 表面化学热处理技术四、碳氮共渗与氮碳共渗根据使用介质物理状况不同固体碳氮共渗气体碳氮共渗液体碳氮共渗(一)碳氮共渗Page 13任务6.1 表面化学热处理技术四、碳氮共渗与氮碳共渗根据共渗温度的不同高温(900 950)中温(700 880)低温(500 600)(一)碳氮共渗Page 14任务6.1 表面化学热处理技术四、碳氮共渗与氮碳共渗气体碳氮共渗的特点如下：(1)共渗层的力学性能综合了渗碳和渗氮的优点。(2)碳氮共渗使共渗层的奥氏体相温度降低。(3)氮的渗入使共渗层的奥氏体的稳定性提高，渗层的淬火性提高，这样共渗后除可以用冷却速度较缓慢的介质进行淬火而减少变形外，还可以用较便宜的碳素钢代替低合金钢制造某些模具。(4)气体碳氮共渗的速度大于单独渗碳或渗氮的速度，缩短了生产周期。Page 15任务6.1 表面化学热处理技术四、碳氮共渗与氮碳共渗(二)氮碳共渗气体氮碳共渗所用的温度常采用560570，时间为23h。与气体渗氮相比，低温气体氮碳共渗的特点有：(1)渗入温度低，时间短，工件变形小。(2)不受钢种限制，碳钢、低碳合金钢、工具钢及不锈钢等材料均可进行低温气体氮碳共渗。(3)能显著提高工件的疲劳极限、耐磨性和耐蚀性。(4)共渗层硬而具有一定的韧性，不易剥落。Page 16任务6.1 表面化学热处理技术五、渗硼渗硼的特点如下：(1)渗硼层的硬度很高。(3)热硬性高。(2)耐蚀性高。(4)耐热性高。Page 17任务6.1 表面化学热处理技术五、渗硼渗硼的特点如下：渗硼的方法液体渗硼气体渗硼固体渗硼Page 18任务6.1 表面化学热处理技术五、渗硼表6-4 部分模具渗硼的强化效果模具名称 钢号 淬火、回火态寿命 渗硼态寿命冷冲裁模 CrWMn 0.5万件 1万件热挤压模 30Cr3W5V 100h 261h热锻模 5CrNiMo 0.5万件 1万件热锻用冲头 55 Ni2CrMnMo 100h 240h连杆热成型模 5CrMnMo 2万件 6万件冷镦六方螺母凹模 Cr12MoV 0.5万件 6万件冷轧顶头凸模 65Mn 0.4万件 2万件Page 19任务6.1 表面化学热处理技术六、渗金属渗铬渗钒及TD 法渗钒渗铌渗铬Page 20任务6.2 涂 镀 技 术一、电镀图6-3 电镀装置示意图Page 21任务6.2 涂 镀 技 术一、电镀电镀基本工艺可以用流程表示为：磨光抛光脱脂水洗去锈水洗电镀酸洗碱洗清洗出槽。Page 22任务6.2 涂 镀 技 术二、电刷镀图6-4 电刷镀工作原理示意图Page 23任务6.2 涂 镀 技 术二、电刷镀电刷镀具有以下特点：(1)镀层质量高。(2)不受镀件、模具形状和大小的限制，设备简单，工艺灵活，操作方便，可在现场作业。(3)可以进行槽镀困难或实现不了的局部电镀。(5)操作安全，对环境污染小。(4)沉积速度快，生产率高。Page 24任务6.2 涂 镀 技 术三、化学镀化学镀是利用合适的还原剂，使溶液中的金属离子在经催化的表面上还原出金属镀层化学方法。Page 25任务6.2 涂 镀 技 术四、热浸镀热浸镀简称热镀，是将基体金属浸在熔融状态的另一种低熔点金属中，在其金属表面发生一系列物理和化学反应，形成一层保护膜的方法。Page 26任务6.2 涂 镀 技 术四、热浸镀保护气法溶剂法根据热浸镀前处理的方法不同Page 27任务6.2 涂 镀 技 术四、热浸镀热浸镀工艺分镀前表面处理、助镀处理、热浸镀和镀后处理4 个基本工艺阶段，主要工艺流程为：预镀件碱洗酸洗水洗稀盐酸处理水洗溶剂处理烘干热浸镀镀后处理。其中，溶剂处理是该工艺的重要环节，是提高镀层质量、防止漏镀的关键。Page 28任务6.3 其他表面处理技术一、热喷涂热喷涂工艺过程喷后处理喷涂喷涂前预处理Page 29任务6.3 其他表面处理技术一、热喷涂电热法燃气法根据所用热源的不同来分类激光热源法气体放电法Page 30任务6.3 其他表面处理技术一、热喷涂热喷涂技术具有如下特点：2134方法多样。可喷涂材料极为广泛。涂层广泛。工件不受限制。Page 31任务6.3 其他表面处理技术一、热喷涂热喷涂技术具有如下特点：65 涂层厚度可以控制。工艺简便且不受工件限制。Page 32任务6.3 其他表面处理技术二、激光表面处理激光表面处理的特点有：(2)能量利用率高，加热极为迅速并靠自激冷冷却。(1)能量集中，可对工件表面实行选择性处理。Page 33任务6.3 其他表面处理技术二、激光表面处理激光表面处理的特点有：(4)利用高能束可以对材料的表面实现相变硬化、微晶化、冲击加热硬化、覆层镀层合金化等多种表面改性处理，可产生用其他表面加热处理淬火强化难以达到的表面成分、组织、性能的改变。(3)畸变极小，可大大减少后续加工工时。Page 34任务6.3 其他表面处理技术二、激光表面处理图6-5 激光表面处理装置示意图Page 35任务6.3 其他表面处理技术三、离子注入图6-6 离子注入装置示意图Page 36任务6.3 其他表面处理技术三、离子注入离子注入技术与气相沉积、等离子喷涂、电子束和激光束热处理等表面处理工艺不同，其主要特点是：(1)离子注入是一个非热平衡过程，注入离子的能量很高，可以高出热平衡能量的2 3 个数量级。原则上，元素周期表上的任何元素都可注入任何基体材料。(2)注入元素的种类、能量、剂量均可选择，用这种方法形成的表面合金，不受扩散和溶解度的经典热力学参数的限制，即可得到用其他方法得不到的新合金。Page 37任务6.3 其他表面处理技术三、离子注入离子注入技术与气相沉积、等离子喷涂、电子束和激光束热处理等表面处理工艺不同，其主要特点是：(3)离子注入层相对于基体材料没有边缘清晰的界面，因此表面不存在粘附破裂或剥落的问题，与基体结合牢固。(4)离子注入控制电参量，故易于精确控制注入离子的密度分布，浓度分布可以通过改变注入能量加以控制。Page 38任务6.3 其他表面处理技术三、离子注入离子注入技术与气相沉积、等离子喷涂、电子束和激光束热处理等表面处理工艺不同，其主要特点是：(5)离子注入一般是在常温真空中进行，加工后的工件表面无形变，无氧化，能保持原有尺寸精度和表面粗糙度，特别适于高精密部件的最后工序。(6)可有选择地改变基体材料的表面能量，并在表面内形成压应力。Page 39任务6.3 其他表面处理技术四、气相沉积物理气相沉积(PVD)化学气相沉积(CVD)按照过程的本质Page 40任务6.3 其他表面处理技术四、气相沉积(1)涂层具有很高的硬度(TiC 为3200 4100HV，TiN 为2450HV)、低的摩擦系数和自润滑性能，所以抗磨损性能良好。(2)涂层具有很高的熔点(TiC 为3160，TiN 为2950)，化学稳定性好，具有很好的抗粘着磨损能力，发生冷焊和咬合的倾向很小。(3)涂层具有较强的抗腐蚀能力。(4)涂层在高温下也具有良好的抗氧化能力。Page 41任务6.3 其他表面处理技术四、气相沉积(一)化学气相沉积(2)吸附于工件表面的各种物质发生表面化学反应。(1)反应气体向工件表面扩散并被吸附。(3)生成物质点聚集成晶核并增大。Page 42任务6.3 其他表面处理技术四、气相沉积(一)化学气相沉积(5)沉积层与基体的界面发生元素的互扩散，形成镀层。(4)表面化学反应中产生的气体产物脱离工件表面返回气相。Page 43任务6.3 其他表面处理技术四、气相沉积(二)物理气相沉积物理气相沉积(简称PVD)是将金属、合金或化合物放在真空室中蒸发(或称溅射)，使这些气相原子或分子在一定条件下沉积在工件表面上的工艺。Page 44任务6.3 其他表面处理技术四、气相沉积(二)物理气相沉积离子镀真空溅射真空蒸镀、Page 45任务6.3 其他表面处理技术五、电子束表面处理电子束表面处理技术一般除表面淬火外，还可以进行表面重熔、表面合金化和表面非晶化，提高钢和铸铁的抗疲劳、耐磨损和抗腐蚀性能。Page 46复习思考题1 请解释下列技术术语：表面化学热处理、渗碳、渗氮、碳氮共渗、氮碳共渗、电镀、电刷镀、热喷涂、气相沉积、激光表面处理、离子注入、电子束表面处理。2 模具表面处理的目的是什么？模具表面处理常用的方法有哪些？3 碳氮共渗与渗碳相比有哪些特点？常用于什么场合？4 渗硼的方法有哪几种？渗硼常适用于哪些模具？使用效果如何？5 碳氮共渗与氮碳共渗有什么区别？各用于哪些场合？Page 47复习思考题6 何谓渗金属？渗铬、渗钒性能上有什么特点？常用于哪些模具的表面处理？7 电刷镀有何特点？在工艺、性能、应用上与电镀有何区别？8 气相沉积有哪些方法？分别用于哪些模具的强化处理？9 什么是化学镀？它有何工艺特点？10 试比较激光表面处理、电子束表面处理、离子注入表面处理、气相沉积的工艺方法和性能特点？Page 48 11、人生的某些障碍，你是逃不掉的。与其费尽周折绕过去，不如勇敢地攀登，或许这会铸就你人生的高点。12、有些压力总是得自己扛过去，说出来就成了充满负能量的抱怨。寻求安慰也无济于事，还徒增了别人的烦恼。13、认识到我们的所见所闻都是假象，认识到此生都是虚幻，我们才能真正认识到佛法的真相。钱多了会压死你，你承受得了吗?带，带不走，放，放不下。时时刻刻发悲心，饶益众生为他人。14、梦想总是跑在我的前面。努力追寻它们，为了那一瞬间的同步，这就是动人的生命奇迹。15、懒惰不会让你一下子跌倒，但会在不知不觉中减少你的收获;勤奋也不会让你一夜成功，但会在不知不觉中积累你的成果。人生需要挑战，更需要坚持和勤奋!16、人生在世：可以缺钱，但不能缺德;可以失言，但不能失信;可以倒下，但不能跪下;可以求名，但不能盗名;可以低落，但不能堕落;可以放松，但不能放纵;可以虚荣，但不能虚伪;可以平凡，但不能平庸;可以浪漫，但不能浪荡;可以生气，但不能生事。17、人生没有笔直路，当你感到迷茫、失落时，找几部这种充满正能量的电影，坐下来静静欣赏，去发现生命中真正重要的东西。18、在人生的舞台上，当有人愿意在台下陪你度过无数个没有未来的夜时，你就更想展现精彩绝伦的自己。但愿每个被努力支撑的灵魂能吸引更多的人同行。19、积极的人在每一次忧患中都看到一个机会，而消极的人则在每个机会中看到了某种忧患。莫找借口失败，只找理由成功。20、每一个成就和长进，都蕴含着曾经受过的寂寞、洒过的汗水、流过的眼泪。许多时候不是看到希望才去坚持，而是坚持了才能看到希望。1、有时候，我们活得累，并非生活过于刻薄，而是我们太容易被外界的氛围所感染，被他人的情绪所左右。2、身材不好就去锻炼，没钱就努力去赚。别把窘境迁怒于别人，唯一可以抱怨的，只是不够努力的自己。3、大概是没有了当初那种毫无顾虑的勇气，才变成现在所谓成熟稳重的样子。4、世界上只有想不通的人，没有走不通的路。将帅的坚强意志，就像城市主要街道汇集点上的方尖碑一样，在军事艺术中占有十分突出的地位。5、世上最美好的事是：我已经长大，父母还未老;我有能力报答，父母仍然健康。6、没什么可怕的，大家都一样，在试探中不断前行。7、时间就像一张网，你撒在哪里，你的收获就在哪里。纽扣第一颗就扣错了，可你扣到最后一颗才发现。有些事一开始就是错的，可只有到最后才不得不承认。8、世上的事，只要肯用心去学，没有一件是太晚的。要始终保持敬畏之心，对阳光，对美，对痛楚。9、别再去抱怨身边人善变，多懂一些道理，明白一些事理，毕竟每个人都是越活越现实。10、山有封顶，还有彼岸，慢慢长途，终有回转，余味苦涩，终有回甘。11、失败不可怕，可怕的是从来没有努力过，还怡然自得地安慰自己，连一点点的懊悔都被麻木所掩盖下去。不能怕，没什么比自己背叛自己更可怕。12、跌倒了，一定要爬起来。不爬起来，别人会看不起你，你自己也会失去机会。在人前微笑，在人后落泪，可这是每个人都要学会的成长。13、要相信，这个世界上永远能够依靠的只有你自己。所以，管别人怎么看，坚持自己的坚持，直到坚持不下去为止。14、也许你想要的未来在别人眼里不值一提，也许你已经很努力了可还是有人不满意，也许你的理想离你的距离从来没有拉近过.但请你继续向前走，因为别人看不到你的努力，你却始终看得见自己。15、所有的辉煌和伟大，一定伴随着挫折和跌倒；所有的风光背后，一定都是一串串揉和着泪水和汗水的脚印。16、成功的反义词不是失败，而是从未行动。有一天你总会明白，遗憾比失败更让你难以面对。17、没有一件事情可以一下子把你打垮，也不会有一件事情可以让你一步登天，慢慢走，慢慢看，生命是一个慢慢累积的过程。18、努力也许不等于成功，可是那段追逐梦想的努力，会让你找到一个更好的自己，一个沉默努力充实安静的自己。19、你相信梦想，梦想才会相信你。有一种落差是，你配不上自己的野心，也辜负了所受的苦难。20、生活不会按你想要的方式进行，它会给你一段时间，让你孤独、迷茫又沉默忧郁。但如果靠这段时间跟自己独处，多看一本书，去做可以做的事，放下过去的人，等你度过低潮，那些独处的时光必定能照亮你的路，也是这些不堪陪你成熟。所以，现在没那么糟，看似生活对你的亏欠，其实都是祝愿。